北方地區(qū)清潔取暖助力建筑“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的展望

文｜ 鄧高峰 代雯華 佟昊 關(guān)運(yùn)龍

2020年，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上提出“雙碳”目標(biāo)：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。要如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，除了各行各業(yè)共同行動(dòng)外，還要特別強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)行業(yè)及領(lǐng)域的減污降碳行動(dòng)。

建筑行業(yè)“雙碳”計(jì)劃

建筑碳排放現(xiàn)狀

隨著中國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，中國建材消耗量、新建建筑面積已經(jīng)位居世界各國之首。2019年我國建筑全過程碳排放總量為49.97億噸，占全國碳排放的50.6%，其中運(yùn)行階段碳排放量達(dá)21.3億噸，占全國的21.6%，是碳排放大戶。2005年至2019年間，全國建筑全過程碳排放擴(kuò)大了2.24倍，年均增長5.92%。因此，建筑領(lǐng)域碳排放能否如期達(dá)峰將成為全國碳達(dá)峰碳中和工作的重中之重。

建筑運(yùn)行階段碳排放發(fā)展預(yù)測

根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì)能耗統(tǒng)計(jì)專委會(huì)的情景預(yù)測，要實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)行碳排放2030年達(dá)峰，在“節(jié)能情景”和“產(chǎn)能情景”下至少要分別實(shí)現(xiàn)：2025年建筑運(yùn)行碳排放總量不超過25億噸，“十四五”年均增速不超過1.5% （節(jié)能情景下）；2025年建筑運(yùn)行能耗總量不超過12億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，“十四五”年均增速不超過2.2% （產(chǎn)能情景下）。如圖1和表1所示。

表1 不同情景下的建筑碳排放峰值及達(dá)峰時(shí)間預(yù)測表

圖1 不同情景下的建筑碳排放變化趨勢預(yù)測圖

到2060年，在基準(zhǔn)情景下，我國建筑運(yùn)行階段碳排放約降至15億噸；而在脫碳情景下，碳排放預(yù)計(jì)將降至約4.2億噸，可較基準(zhǔn)情景減少72%的碳排放。其中，建筑能效提升可減排3.3億噸，貢獻(xiàn)比例為22%；建筑可再生能源應(yīng)用減排3億噸，貢獻(xiàn)比例為20%；建筑電氣化和電力脫碳減排4.5億噸，貢獻(xiàn)比例為29%；負(fù)碳技術(shù)中和4.2億噸，貢獻(xiàn)比例為29%。

清潔取暖與“雙碳”目標(biāo)間的聯(lián)系

建筑運(yùn)行階段的碳排放，建筑制冷和供暖的碳排放占有相當(dāng)大的比例。特別是我國廣大農(nóng)村地區(qū)，由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)大，保暖性能差，且冬季仍有部分地區(qū)用散煤取暖，造成了大量的二氧化碳及污染物排放，這是目前建筑行業(yè)減碳的關(guān)鍵之一。

清潔取暖工程以清潔能源代替散煤大量燃燒與用戶側(cè)節(jié)能改造并行，能夠有效調(diào)整供暖能源結(jié)構(gòu)，顯著降低建筑采暖能耗和碳排放量。過去幾年，清潔取暖已取得顯著成效，《中國清潔供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2022》顯示，截至2021年底，我國北方地區(qū)供熱總面積達(dá)225億平方米，其中清潔供熱面積達(dá)到158億平方米，清潔供熱率超70%，清潔取暖已成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域和重要抓手。

北方地區(qū)的清潔取暖現(xiàn)狀

2017年至2021年，有63個(gè)城市被納入中央財(cái)政冬季清潔取暖試點(diǎn)城市，居民改用清潔取暖可享受中央財(cái)政補(bǔ)貼。2022年4月27日，財(cái)政部等四部門聯(lián)合發(fā)布《2022年北方地區(qū)冬季清潔取暖擬支持項(xiàng)目名單公示》，將25個(gè)城市納入2022年大氣污染防治資金支持的北方地區(qū)冬季清潔取暖項(xiàng)目，國家資金支持的北方地區(qū)冬季清潔取暖城市總數(shù)達(dá)到88個(gè)。

中央財(cái)政將對納入支持范圍的城市給予清潔取暖改造連續(xù)3年的定額獎(jiǎng)補(bǔ)，88個(gè)城市共計(jì)獎(jiǎng)補(bǔ)1071億元。其中，2022年中央財(cái)政大氣污染防治資金安排300億元。每年獎(jiǎng)補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)為直轄市10億元、省會(huì)城市7億元、一般地級(jí)市3億元，計(jì)劃單列市參照省會(huì)城市標(biāo)準(zhǔn)。資金主要支持有關(guān)城市開展電力、燃?xì)?、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、太陽能、工業(yè)余熱、熱電聯(lián)產(chǎn)等多種方式的清潔取暖改造，加快推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造等工作。

案例分析——朔州清潔取暖

本節(jié)以山西省朔州市為例，具體展示清潔取暖的減污降碳成效。朔州市于2021年4月通過國家四部委組織的競爭性評審，成功入圍第四批清潔取暖試點(diǎn)城市，并獲得每年3億元中央財(cái)政預(yù)算專項(xiàng)補(bǔ)貼，3年共9億元。

朔州市基本情況

朔州市位于山西省北部，總面積為1.07萬平方公里，是京津冀大氣污染傳輸通道城市。地處嚴(yán)寒地區(qū)，氣候干燥，冬季寒冷少雪。常住人口為178萬人，其中農(nóng)村人口76萬人，共21.03萬戶，占常住人口的42.49%，城鎮(zhèn)化率為57.51%。

朔州市冬季空氣質(zhì)量較差，二氧化硫全年濃度超標(biāo)（年平均值為25mg/m3），實(shí)施清潔取暖前，是山西省僅有的兩個(gè)空氣質(zhì)量指標(biāo)未達(dá)到一級(jí)的城市之一，大氣污染防治形勢嚴(yán)峻。

能源方面，朔州市資源稟賦具有“煤多、熱富、光足、電綠”的特點(diǎn)，朔州市煤炭產(chǎn)量豐富，年產(chǎn)量在2億噸以上；集中供熱能力強(qiáng)，共有11家火電廠，其中熱電聯(lián)供機(jī)組768兆瓦，占全市火電總裝機(jī)容量的68.9%。同時(shí)，電力資源十分豐富，風(fēng)電、光電年發(fā)電量大于全社會(huì)用電量。

依據(jù)“因地制宜”的基本原則，朔州市的自然稟賦和社會(huì)基礎(chǔ)決定了要選取一條以城市、城郊集中供熱和農(nóng)村“煤改電”為主的清潔取暖技術(shù)路徑，且改造重點(diǎn)向農(nóng)村傾斜。

朔州市清潔取暖總體目標(biāo)

朔州市清潔取暖項(xiàng)目三年總目標(biāo)是：在2023年采暖季前，既要確保城區(qū)、縣城和農(nóng)村清潔取暖率基本達(dá)到100%，農(nóng)村地區(qū)清潔取暖用戶100%采取基礎(chǔ)的建筑保溫節(jié)能措施（安裝保溫窗簾）；又要確保城區(qū)、縣城非節(jié)能且具有改造價(jià)值的建筑改造率分別達(dá)到100%和80%，能效提升率不低于30%；同時(shí)，還要積極推進(jìn)農(nóng)村建筑節(jié)能改造。全域形成熱源側(cè)“清潔供”、用戶側(cè)“節(jié)約用”、取暖費(fèi)“能承受”的可持續(xù)的清潔取暖體系。

朔州市清潔取暖技術(shù)路徑

（一）熱源側(cè)

結(jié)合實(shí)際，朔州市確定了“5+1”的改造路徑?！?”即因地制宜采取集中供暖、“煤改電”、“太陽能+”、煤改氣、生物質(zhì)的5種技術(shù)路徑；“1”即對未改造的地方通過清潔煤過渡替代，保障全體居民溫暖過冬。具體措施包括：

（1）優(yōu)先發(fā)展集中供暖

集中供暖不僅能給城市提供穩(wěn)定、可靠的高品位熱源，而且能節(jié)約能源，減少城市污染。熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖作為朔州市極具特色的一項(xiàng)措施，它充分發(fā)揮了朔州“熱富”稟賦，做到了優(yōu)先發(fā)展、應(yīng)接盡接。熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖熱源豐富、受益面廣，全市熱電聯(lián)產(chǎn)可觸及范圍基本覆蓋了全部人口集中區(qū)域。

（2）積極推進(jìn)“煤改電”

在用戶較為分散的農(nóng)村地區(qū)，結(jié)合建筑的熱負(fù)荷特性、環(huán)保生態(tài)要求、電力資源、電網(wǎng)支撐能力等因素，采用低環(huán)境溫度空氣源熱泵實(shí)施“煤改電”。使用空氣源熱泵采暖，可以有效減少用戶采暖成本，保障老百姓“用得起、用得上、用得好”，在集中供暖不具備經(jīng)濟(jì)性的地方優(yōu)先采用這種方式。

（3）因地制宜推進(jìn)“太陽能+”和“煤改氣”

在“煤改電”的基礎(chǔ)上，結(jié)合群眾意愿、房屋條件，安裝屋頂、庭院光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電收益補(bǔ)貼取暖，進(jìn)一步降低清潔取暖經(jīng)濟(jì)壓力。同時(shí)，在已經(jīng)接通天然氣管道、落實(shí)氣源的前提下，有序推進(jìn)“煤改氣”，通過多元化的能源結(jié)構(gòu)滿足不同人群的使用需求。

（4）生物質(zhì)清潔取暖兜底

針對各種管網(wǎng)線路難以觸達(dá)，但擴(kuò)散條件好、生物質(zhì)資源豐富的區(qū)域，用符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的生物質(zhì)鍋爐進(jìn)行兜底，同步建立燃料加工配送系統(tǒng)。

（二）用戶側(cè)

用戶側(cè)同步推行建筑節(jié)能，從根本上降低采暖能耗。新建建筑堅(jiān)持執(zhí)行國家最新節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，綠建示范區(qū)內(nèi)強(qiáng)制執(zhí)行綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（基礎(chǔ)級(jí)）。既有建筑通過外墻加設(shè)保溫材料、更換節(jié)能外窗等方式提升能效，三年計(jì)劃進(jìn)行改造467.15萬平方米，改造后能效提升率不低于30%。

總體而言，朔州市清潔取暖技術(shù)措施科學(xué)、豐富、經(jīng)濟(jì)，群眾接受程度高，有效地促進(jìn)了節(jié)能減排和城鄉(xiāng)人居環(huán)境大幅改善。

朔州市清潔取暖減排效益分析

（一）清潔取暖節(jié)煤量

依據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》等文件測算，通過三年清潔取暖工程建設(shè)，在保障居民溫暖過冬的前提下，到2023年底前朔州市每年可減少用煤量折合標(biāo)煤約71.79萬噸。清潔取暖各項(xiàng)工程的標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量（見表2）。

表2 朔州市清潔取暖工程標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量

（二）污染物減排量

通過將70余萬噸散煤替代為清潔能源，三年后，朔州市每年二氧化硫排放量將減少5200噸，煙塵的排放量減少740噸，氮氧化物減少8597噸。分項(xiàng)計(jì)算結(jié)果（見表3）。

表3 朔州市清潔取暖工程污染物減排量

2021年，經(jīng)過一年清潔取暖項(xiàng)目的實(shí)施，朔州市秋冬季環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)全面達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度為40.5μg/m3，同比下降10.6%，比國家要求的目標(biāo)值多下降了10.1%，實(shí)現(xiàn)歷史性“摘帽”。

（三）二氧化碳減排量

清潔取暖不僅要求“清潔”，還需要向“低碳化”靠攏。朔州市在城郊和廣大農(nóng)村地區(qū)將太陽能和清潔電力供熱作為主要熱源，能夠起到顯著的碳減排效果，減排量達(dá)到77萬噸/年。同時(shí)，現(xiàn)有建筑節(jié)能改造帶來的采暖能耗降低也可貢獻(xiàn)約7.3%的減排量。經(jīng)測算，三年任務(wù)完成后，全市將總計(jì)每年減排二氧化碳173.71萬噸/年，具體如表4所示。

表4 朔州市清潔取暖工程二氧化碳減排量

總結(jié)與展望

從以上對朔州市清潔取暖典型案例的分析可以看出，實(shí)行清潔取暖能夠有效降低建筑運(yùn)行階段的碳排放，從而對建筑行業(yè)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。

一方面，用戶側(cè)建筑節(jié)能可以有效減少能源需求。通過對現(xiàn)有建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造，大幅度提升建筑能效，解決“用能多”的問題。有數(shù)據(jù)顯示，目前我國北方地區(qū)城鎮(zhèn)單位面積實(shí)際供暖能耗在10 kgce/m2以下，與20年前相比降低了50%以上。未來北方地區(qū)供熱的節(jié)能潛力還可繼續(xù)挖掘。

另一方面，清潔能源替代散煤降低了熱源側(cè)排放。清潔取暖工程將分散式向分布式、集中式整合，提升供熱效率；將高污染、高排放熱源改為低排放甚至零排放熱源，優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，解決“排放高”的問題。未來，在因地制宜、居民經(jīng)濟(jì)條件可承受的前提下，可繼續(xù)向可再生能源和綠色電力供暖方向發(fā)展，以進(jìn)一步降低熱源的碳排放比例。積極探索零碳供暖技術(shù)，包括光熱采暖、生物質(zhì)能采暖、清潔電力采暖，乃至氫能供暖、小型核反應(yīng)堆供暖技術(shù)等。

同時(shí)，清潔取暖也面臨兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)。一是電供暖的清潔程度在很大程度上取決于電力的清潔程度，因此電力部門脫碳至關(guān)重要。二是目前可再生能源（如太陽能光伏、光熱等）的改造成本仍然相對較高，同時(shí)補(bǔ)貼資金有限，在這種情況下，對于大部分農(nóng)村地區(qū)居民而言，投資成本較難接受。未來需要通過技術(shù)創(chuàng)新來降低清潔供熱成本，為商業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。